近年來(lái),新型寬禁帶化合物半導(dǎo)體材料的發(fā)展迅速,特別是GaN材料。因其具有較好的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性,在光電子應(yīng)用領(lǐng)域一直備受關(guān)注。由于大尺寸的GaN 單晶材料很難獲得,通常都通過(guò)異質(zhì)外延方法獲取高質(zhì)量的GaN 材料。一般襯底的選擇都需遵循一系列的原則,例如晶體結(jié)構(gòu)是否一致、晶格常數(shù)和熱膨脹系數(shù)是否匹配等。目前,器件量級(jí)的GaN 基材料很多是生長(zhǎng)在藍(lán)寶石襯底上或Si襯底之上的。
藍(lán)寶石是GaN外延方面使用最早且最普遍的襯底,主要是因?yàn)樗{(lán)寶石同樣具有穩(wěn)定的化學(xué)和物理性質(zhì)。而且,藍(lán)寶石還具有光學(xué)特性好、成本適中等優(yōu)點(diǎn),在各個(gè)領(lǐng)域均被廣泛地使用。但其也有弱點(diǎn),如果在藍(lán)寶石襯底直接高溫生長(zhǎng)GaN,將會(huì)導(dǎo)致大量的缺陷,這是因?yàn)樵贕aN外延層和藍(lán)寶石襯底之間存在著較大的晶格失配及熱應(yīng)力失配所致。在工業(yè)界,研究人員通常通過(guò)生長(zhǎng)數(shù)十納米的低溫GaN或高溫AlN緩沖層,以確保后續(xù)高溫GaN的外延晶體質(zhì)量。另外,研究人員還研發(fā)了一種沿著側(cè)向發(fā)展且合并的生長(zhǎng)技術(shù)即圖形化襯底技術(shù),因其沒(méi)有掩膜和不存在生長(zhǎng)的間斷,能得以有效地降低GaN外延層中的位錯(cuò)密度,在一定程度上也較大地提高了LED發(fā)光的萃取效率。
與藍(lán)寶石襯底相比,硅襯底也具有多種優(yōu)點(diǎn),比如成本低、尺寸大、高質(zhì)量及優(yōu)異的導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能等。使用硅片作為GaN外延層生長(zhǎng)的襯底,光電集成也是具有相當(dāng)魅力且應(yīng)用潛力廣闊;但在生長(zhǎng)技術(shù)層面上,Si襯底上生長(zhǎng)GaN的難度要比藍(lán)寶石襯底更具有挑戰(zhàn)性,因?yàn)镾i襯底與GaN的晶格失配和熱失配更大,在生長(zhǎng)過(guò)程中特別是外延片從高溫冷卻至室溫條件下,外延表面更易出現(xiàn)裂紋,進(jìn)而會(huì)導(dǎo)致高密度的位錯(cuò)。
每天一句話,送給在IC、泛IC和投資圈奮斗的你我,讓我們共勉——選擇與放棄,是生活與人生處處需要面對(duì)的關(guān)口。昨天的放棄決定今天的選擇,明天的生活取決于今天的選擇。人生如戲,每個(gè)人都是自己的導(dǎo)演。只有學(xué)會(huì)選擇和懂得放棄的人,才能贏得精彩的生活。